NO170076B - Fremgangsmaate for omdannelse av metan til hoeyere hydrokarbonprodukter - Google Patents

Abstract

En fremgangsmåte for syntese av hydrokarboner fra en metankilde omfattende trinnene med å separere en blanding av lavere alkaner til å danne en første fraksjon inneholdende overveiende metan og i det minste en annen fraksjon inneholdende overveiende alkaner, den annen C+ fraksjon dehydrogeneres til å danne en utstrmning omfattende olefiner, metanfraksjonen bringes i kontakt med et oksyd av et metall hvilket oksyd når det kommer i kontakt med metan ved temperatur mellom omtrent 500 og 1000°C reduseres og frembringer hyere hydrokarbonprodukter og vann, og oligomerisering av C+ olefinfraksjonen og metan-kontaktutstrømningen for frembringelse av hyere hydrokarbonprodukter. Det er også omhandlet en metode for syntese av hydrokarboner for metankilde som inkluderer trinnene med å bringe en metankilde i kontakt med et reduserbart metalloksyd, utvinning av etylen fra utstrømningen fra kontaktbehandlingen og oligomerisering av etylenet for fremstilling av høyere hydrokarbonprodukter.

Description

Forgasseranordning.

Denne oppfinnelse vedrører en forgasseranordning, særlig en sådan forgasseranordning som anvendes ved små maskiner, f.eks. kjedesager og lignende, ved hvilke en "allestillings"-forgasser er ønskelig. Under disse forhold kan f.eks. en kjedesag være nødt til å arbeide i en hvilken som helst av flere stillinger med sagen rettet oppad, nedad eller til sidene. Således må forgasseren være temmelig fri for tyngdekraftpåvirkning, slik at den kan avgi den nødvendige brenselmengde i hvilken som helst stilling og også mens den flyttes fra én stilling til en annen.

Dessuten må kombinasjonen forgasser-motor være sådan at den kommer til å fungere under lange tidsperioder uten å stanse, og denne pålitelige funksjon må være tilstede under omgivende tem-peraturer som kan være ytterst høye eller lave. Et annet krav er at forgassere-motorkombinasjon må fortsette å arbeide til og med under hard belastning, og dessuten må forgasseren være sådan at dens strupespjeld hurtig kan flyttes fra sin tomgangsstilling til sin helt åpne stilling uten avbrudd i operasjonen og atter igjen fra helt åpen stilling til tomgangstilling.

Et formål med oppfinnelsen er å skaffe en forgasser som har en så stor blandingskanal som mulig for å tilveiebringe så stor avgitt effekt av motoren som mulig og fremdeles avgi tilstrekkelig med brensel under de harde belastningstilfelle og tilveiebringe riktig aksellerasjon fra tomgang. Et annet formål er å skaffe en forgasser som vil avgi brensel til en motor på en sådan måte at en hurtig endring fra hard belastning og åpent strupespjeld til tomgang ikke vil forårsake stansing på grunn av en altfor fet brensel-luftblanding.

Et videre formål er å skaffe en forgasser som kan reguleres for en tilstrekkelig meget brensel-luftblanding ved lave has-tigheter og fremdeles ikke for fet blanding ved helt åpent strupespjeld, eller alternativt for en fet blanding ved åpent strupespjeld for å hindre rusing når der ikke anvendes noen regulator.

Et ytterligere formål er å skaffe en forgasser som vil hindre overdreven ansamling av brensel i forgasserkanalene og i motorens sylindre ved tomgangshastigheter, således at dette brensel, hvis motorens stilling endres, ikke når inn i forbrennings-kammeret og dreper motoren med en for fet blanding og at der også ved åpning av strupespjeldet ikke vil være tilstede en for fet blanding som vil drepe motoren. Med andre ord, er det et formål å hindre ansamling av brensel, særlig i kaldt vær når brenslet har større tilbøyelighet til å kondensere.

Nærmere bestemt angår oppfinnelsen en forgasseranordning for mating av væskeformig brensel fra et forråd til en motor, omfattende et forgasserhus som er monterbart inntil motoren og har en blandingskanal som inneholder et strupespjeld, og tilførsels-kanaler som forløper fra et brenselinnløp til en hovedmunnstykkeåpning som munner inn i blandingskanalen. og har en brenselinnløps-ventil for regulering av brenselet fra forrådet. Det særegne ved oppfinnelsen er et pumpekammer som er utformet i forgasserhuset inntil hovedmunnstykkeåpningen og forbundet med tilførselskanalene, en pumpemembran som danner en vegg av pumpekammeret og som under innvirkning av fjærkraft kan føres til en innsugningsstilling for å forstørre kammeret og kan føres mot fjærkraften til en utmatningsstilling for å forminske kammeret, en gasskanal med et innløp som er åpent mot motorens veivhus for å forplante veivhustrykk fra motoren til membranen for innstilling av denne i utmatningsstillingen, idet et ventilorgan i gasskanalen er innrettet til ved bevegelse av strupespjeldet til åpen stilling å åpne gasskanalen og derved innstille membranen i utmatningsstillingen for å innføre en brenselledning i hovedmunnstykkeåpningen.

Disse og andre trekk ved oppfinnelsen og dennes fordeler skal beskrives nærmere i det følgende under henvisning til tegningen som viser i perspektiv en forgasseranordning som tilsiktet er vist forlenget i vertikalretningen for å lette forståelsen av de forskjellige kanaler.

Et trekk ved forgasseren ifølge oppfinnelsen er mulig-heten av å levere en temmelig fet blanding ved høye turtall for å hindre såkalt rusing. Hvis motoren anvendes f.eks. for drift av en kjedesag og arbeider under belastning ved et turtall på tilnærmet 6000 omdr./min og sagen bryter ut av det stykke, i hvilket den arbeider, med strupespjeldet åpent, kan den fulle brenseltilførsel bringe motoren til å ruse opp til et turtall på eksempelvis 11000 eller 12000 omdr./min, hvilket i de fleste tilfelle ikke er ønskelig. Med en fet blanding ved dette høye turtall er brenseltilfør-selen til motoren slik at den vil gå over i hva som kalles en fire-taktoperasjon, dvs. motoren vil i stedet for å tenne én gang pr. omdreining av veivakselen, begynne med å feile og tenne bare annen-hver omdreining. Derved bevirkes et betydelig effekttap og nødven-diggjør en automatisk regulatorvirkning. Hvis på den annen side en regulator virkelig er montert på maskinen, kan der anvendes en mag-rere blanding når strupespjeldet er åpent .-

Tegningen viser en forgasseranordning som er forsynt med en spesiell tomgangskanal- og luftlekasjeanordning som er således tilpasset brenseltilførselen at der oppnås en praktisk talt perfekt balanse, dvs. regulering i forhold til heldningen. Dessuten har forgasseren den.viktige egenskap at motoren kan gå fra fullt turtall til tomgangsturtall og omvendt i hvilken som helst stilling uten å stanse.

På tegningen er forgasserhuset, som i virkeligheten kan ha et volum på o omkring 33 cm 3, forlenget vertikalt for å lette forståelsen av de forskjellige kanaler og fordypninger i forgasseren.

Forgasseren består av et hus 240 med en øvre plate 242 som på egnet måte er skrudd på huset. En sammensatt membranpakning 244 er anordnet mellom delene for å tette mellom disse og på vanlig måte danne en membran både for en pumpeuttagning og pumpeventiler. Visse forbindelseskanaler i platen 242 er vist ved strekede linjer for å anskueliggjøre lokaliseringen av disse i platen. På neder-delen av forgasseren er festet en plate 245 som også er dekket av en membranpakning 246. Platen 245 har en forsenket del for å danne et membrankammer i samvirke med huset 240; membranen bærer en rund plate 248, på hvilken der er montert en sentral, med et hode forsynt tapp 250 for samvirke med en ventilpåvirkningsanordning som skal beskrives nedenfor. På forgasserhusets side er der montert en aksellerasjonspumpeplate 253 som dekker en aksellerasjonspumpe-utsparing og klemmer fast en liten pumpemembran 255.

Forgasserhuset har en blandingskanal 261, ofte kalt en venturikanal, ved hvis ene ende luft strømmer inn og ved den annen ende en blanding av luft og brensel strømmer ut.

Et sjokkspjeld 262 er på vanlig måte montert på en på-virkningsaksel 264., og et strupespjeld 266 er på lignende måte montert på en strupespjeldaksel 268 som har en tve-rkanal 270 som danner en ventil som ved helt åpen stilling av strupespjeldet står i forbindelse med kanaler i forgasserhuset.

Vanlige nåleventiler er innskrudd i huset 24 0, nemlig en tomgangsreguleringsventil 272 som danner et strupeorgan og et ho-vedmunnstykke-reguleringsorgan 274. En brenselinnløpsventil 280 reguleres ved hjelp av en vektstang 282 som er leddbart montert på en forankret tapp 284. En fjær 283 tjener til å presse ventilen 280 til stengt stilling mot virkningen av brenseltrykket. En liten, med et hode forsynt tapp 286 forbinder ved hjelp av et todelt part" 288 nåleventilen 280 mekanisk med den ene ende av vektstangen 282,-hvis annen ende 290, som er utformet på lignende måte som partiet 288, griper inn med den med et hode forsynte og på membranplaten 248 festede tapp 250.

Etter denne gjennomgang av de mekaniske deler av forgasseren vil kanalene bli beskrevet med begynnelse fra brenselinnløpet og avslutning ved anordningens funksjon.

Brensel strømmer gjennom et brenselinnløp 300, en.kanal 302 til et ventilert utjevningskammer 304 i den øvre del av.huset 240, videre gjennom en kanal 306, en klaffventil 307 i membranen 244 og til en forbindelseskanal 308 i den øvre plate 242. Brens-

el

elet strømmer videre gjennom en kanal 310 til en pumpeutsparing 312, ut fra denne gjennom en utløpskanal 314, en klaffventil 316, en overkanal 318 i platen 24 2 og til en brenselsil 320 i en regu-leringsventilkanal 322. Denne kanal har et ventilsete 324 som reguleres ved hjelp av nåleventilen 280 og den med membranplaten 248 forbundne vektstang 282. En liten åpning 326 som står i forbindelse med atmosfæren, er uttatt i platen 245.

Fra ventilen 280 føres brensel til en sirkulær utsparing 330 over membranen 246A, hvilken utsparing danner et reguleringsmembrankammer som har et brenselutløp 332 som reguleres ved hjelp av en nålende 3 34 av reguleringsskruen 274 for hovedmunnstykket. Brensel som strømmer forbi nålen, kommer inn i en hovedbrensellomme 336 som ved en strupeventil 338 av den skiveformede type står i forbindelse med en hodemunnstykkeåpning 340 i brenselblandings-kanalen.

Brensel kan også tilføres en tomgangsbrensellomme 342 over membranutsparingen 330 ved en kanal 334 rundt nålen 334, en tverrkanal 34 6, en tomgangsnålkanal 348 sem reguleres ved en tom-gangsnål 350, og et egnet ventilsete. Tomgangsbrensel fortsetter å strømme gjennom langstrakte kanaler 352, 354 og 356 til lommen 342, hvorfra det kan nå blandingskanalen under formidling av tre i kanalens lengderetning i innbyrdes avsatnd anordnede kanaler 357, 358 og 359.

Kanalen 357 er hovedkanalen når strupespjeldet er stengt, mens kanalene 358, 359 tjener som luftlekkingskanaler. Etterhvert som strupespjeldet åpnes, kan kanalen 358 også tilføre brensel, og ved helt åpent strupespjeld vil disse kanaler være gjort helt uvirk-somme.

Foreningsstedet A er et viktig sted, ved hvilket en luft-lekkingskanal 360 er forbundet med tomgangsbrenselkanalen. Senterlinjen for utsparingen 330 og membrandelen 246A er vist på tegningen, og det skal påpekes at foreningsstedet A ligger på denne sen-terlinje. Det er forskjøvet et lite stykke fra senterpunktet for membrandelen i retning mot forgasserens strupeside av grunner som skal beskrives nærmere nedenfor.

Kanalene 352 og 354 ér betegnet som "langstrakte", med hvilket menes at de ikke er bestemt til å' følge den korteste vei

mellom tomgangsnålkanalen 34 8 bg foreningsstedet A. De er tilsiktet ført omkring mellom disse to punkter for å forlenge deres lengde. Den nøyaktige lengde kan med letthet bestemmes ved kalibrering av en forgasser for en spesiell installasjon, idet hensikten er å

hindre en for fet blanding ved minskning fra fullt turtall til tomgangsturtall og å tilveiebringe en brenselkilde for akselerasjonspumpen, som beskrevet mere detaljert i forbindelse med at den går tilbake til en lagringsstilling etter begynnelsesbevegelsen til helt åpent strupespjeld.

Brenselpumpen ved lommen 312 og akselerasjonspumpen reguleres ved hjelp av fluidumpulser fra motorens veivhus. Den mot motoren vendte side av forgasseren har et overflatespor 370 som er forbundet med en kanal fra det veivhus, på hvilket forgasseren er montert. Denne overflatekanal forløper til et innløp 372 i forgasserhuset og en overkanal 374 i platen 242 til pumpekammeret 312 som er oppdelt ved en membrandel 3 76 som er dannet av membranen 244. Således bringes brenselpumpen til å pulsere for å pumpe brensel til kanalen 322 og ventilen 280. Den annen ende av overflate-kanalen 370 er forbundet med en innadrettet kanal 378 som krysser strupespjeldakselens 268 boring 380 på stedet for en tverrkanal 270 i denne aksel. Kanalen 378 fører til et lite kammer 382 med en hindring 384, hvilket kammer under formidling av kanaler 386, 388 og 389 er forbundet med et tørt kammer 390 i akselerasjons-pumpens plate 253. En liten pumpemembran 255 skiller kammeret 390 fra et motsatt beliggende pumpekammer 392 i forgasserens sidevegg. En liten, skruelinjéformet fjær 394 på innsiden av membranen pres-ser membranen utad.

Den indre eller våte side av membranen og dermed også kammeret 392 er ved en. kanal 396, en kort, L-formet flatekanal 397 og en ytterligere, indre kanal 398 forbundet med den åpne side av tomgangsnåleventilkanalen 348.

Det fremgår således at en fluidumpuls gjennom strupe-spjeldakselen 268 på den tørre side av membranen 355 vil presse fjæren 394 sammen og bringe det brensel i pumpekammeret 392, som tidligere er suget inn gjennom virkningen av fjæren 394, til å strømme inn i hovedmunnstykkets lomme 336. Skjønt denne puls også virker på tomgangssystemet, finnes den minste motsatnd i hovedmunnstykkeåpningen 340. i overensstemmelse med dette vil en plutselig åpning av strupespjeldet 266 forårsake en ekstra tilførsel av brensel for å tilveiebringe en umiddelbar turtalløkning.

Under denne strupespjeldoperasjon forblir membranen 255 nedtrykket, og luftkanalen 360 muliggjør en utstrømningsvirkning i tomgangskanalene ved hjelp av hovedmunnstykket. Når strupespjeldet 366 plutselig stenges, tilveiebringer den på pumpemembranen 255 virkende fjær 394 et undertrykk i kammeret 392, hvorved brensel suges inn i kammeret 392 fra hovedbrenselslommen 336 og tomgangskanalene 352, 354, 356 under tømming av disse kanaler. Luftkanalen 360 gjør dette mulig. Der skjer også en tømmingsvirkning i tomgangskanalene ved hjelp av selve hovedmunnstykket. Som et resultat vil det brensel som befinner seg i blandingskammeret og innsugnings-røret når strupespjeldet 265 plutselig stenges, holde motoren igang en begrenset tid, mens tomgangskanalene igjen fylles. Således vil en tilstand med for fet blanding ikke oppstå og motoren vil ikke stanse.

Det må påpekes at virkningen av membranen 246A er vanlig. Motorens suging som utøves under formidling av hovedmunnstykket og tomgangskanalene, virker på denne membran for å føre den oppad mot virkning av fjæren 283 for på denne måte å åpne ventilen 280 for tilførsel av brensel fra pumpen til kammeret 330 og brenseiåpningen 332.

Under tomgang strømmer brensel med høy hastighet gjennom reguleringsåpningen 332 og videre gjennom kanalene 344, 346, forbi tomgangsnålen 350, gjennom kanalen 348 og kanalene 352, 354 til foreningsstedet A. På dette sted opptar tomgangsbrenselet luft fra luftkanalen 360 som har en diameter på ca. 0/6 mm, og emulsjonen eller blandingen strømmer til tomgangslommen 342, hvor den opptar mere luft fra kanalene 359, 358 og tilslutt strømmer ut gjennom hovedkanalen 357 utenfor strupespjeldet 266. Ved delvis åpnet strupespjeld kan kanalene 358 og 359 tjene til progressivt å avgi brensel til blandingskanalen. Tilbakeslagsventilen 338 i hovedmunnstykket hindrer tilbakestrømning.

Et av problemene ved tomgangssystemet har vært å hindre motorstopp -under minskingen av turtallet fra fullt turtall til tomgangsturtall og også under tomgang når forgasseren befinner seg i en av et antall stillinger, dvs. på en av sidene eller enden, snudd opp ned osv. Ved foreliggende utførelse er foreningsstedet A viktig. Da dette er beliggende på senterlinjen for membranåpningen 330, er tomgangskanalene helt fyllt med brensel opp til dette sted. Således er brenseltrykket i hovedsaken like stort ved brenseiut-løpet 332 som på stedet A uavhengig av forgasserens stilling. Blandingen i kanalen 356 og brensellommen 342 er lettere og ikke særlig følsom for tyngdekraftens virkning, således at en forskjøvet stilling bortenfor stedet A ikke er kritisk.

Alt brensel som strømmer inn i tomgangskanalene når strupespjeldet er åpent, vil strømme direkte inn i motoren og ikke bli akkumulert i motorkanalene eller foran nåleventilen, som til-fellet var tidligere. Når strupespjeldet er åpent, vil tomgangskanalene åledes være i hovedsaken frie for brensel. Ved plutselig stenging av strupespjeldet vil det gjenværende brensel i hovedmunnstykket og i motorsylindrene holde motoren igang under turtallminskningen. Den plutselige stenging av strupespjeldet forårsaker også dannelsen av et høyt undertrykk i tomgangskanalene, således at kanalene 346, 352, 354, 356 igjen vil bli fyllt med brensel som vil nå motoren med noen forsinkelse når motoren strupes. Derved hind-res strømning av brensel ved den plutselige stengning av strupespjeldet og en overdrevet fet blanding under turtallminskningen, hvilket kan forårsake motorstopp.

Eksempelvis skal en motor som har et driftsturtall av 6000 omdr./min og plutselig strupes, gå ned til et tomgangsturtall på 2000 - 2300 omdr./min. En for fet blanding ved dette tidspunkt kan bringe motoren til å gå ned til så lavt turtall som 14 00 omdr./ min og stanse. Det ov nnevnte system er derfor anordnet til å hindre denne for fete blanding under turtallminskingen.

De ovenfor beskrevne tomgangskanaler er anordnet for å delta i hva man kaller en hjelpemating for brensel ved delvis åpent strupespjeld. Det er hensiktsmessig ved en forgasser av den ovenfor beskrevne type og ha hva man kaller en "tett" tomgangskrets. Dermed menes at strømmen gjennom tomgangskretsen ved hjelp av regu-leringskanalene er skåret ned til et minimum for at endringer i forgasserens stilling, som kommer til å endre trykket på det i tomgangssystemet tilgjengelige brensel, ikke skal virke på strømningen gjennom tomgangskanalene. Ved et sådant tett system er det imidler-tid av og til vanskelig å oppnå tilstrekkelig strømning gjennom tomgangssystemet for å holde motoren igang ved delvis åpent strupespjeld.

Forgasseren er innrettet til å arbeide i en hvilken som helst heldningsstilling. Dette er nødvendig ved mange maskiner og særlig ved kjedesager, hvor en operatør må manøvrere sin maskin til mange stillinger for å kunne utføre den nødvendige saging.

Claims (6)

1. Forgasseranordning for mating av væskeformig brensel fra et forråd til en motor, omfattende et forgasserhus (240) som er monterbart inntil motoren og har en blandingskanal (261) som inneholder et strupespjeld (266), og tilførselskanaler (302, 306, 308, 310, 314, 318, 322) som forløper fra et brenselinnløp (300) til en hovedmunnstykkeåpning (340) som munner inn i blandingskanalen og har en brenselinnløpsventil (280) for regulering av brenselet fra forrådet, karakterisert ved et pumpekammer (392) som er utformet i forgasserhuset (240) inntil hovedmunnstykkeåpningen

   (340) og forbundet med tilførselskanalene (302, 306, 308, 310, 314, 318, 322), en pumpemembran (255) som danner en vegg av pumpekammeret og som under innvirkning av fjærkraft kan føres til en innsugningsstilling for å forstørre kammeret og kan føres mot fjærkraften til en utmatningsstilling for å forminske kammeret, en gasskanal (370), 378, 386, 388, 389) med et innløp (372) som er åpent mot motorens veivhus for å forplante veivhustrykk fra motoren til membranen for innstilling av denne i utmatningsstillingen, idet et ventilorgan (270) i gasskanalen er innrettet til ved bevegelse av strupespjeldet (266) til åpen stilling å åpne gasskanalen og derved innstille membranen (255) i utmatningsstillingen for å innføre en brenselladning i hovedmunnstykkeåpningen.
2. 2. Anordning i henhold til krav 1, karakterisert ved dels en reguleringsmembrån (246A) som befinner seg i et for-holdsvis flatt reguleringsmembrankammer (330) i forgasserhuset (240) for regulering av brenselinnløpsventilen (280) i overensstemmelse med trykkfluktasjoner i blandingskanalen (261), idet reguleringsmembrankammeret er koblet til tilførselskanalene (302, 306, 308, 310, 314, 318, 322) mellom brenselinnløpet (300) og hovedmunnstykkeåpningen (340), dels en for tomgangsbrensel bestemt torngangskanal (344, 346, 348, 352, 354, 356) forløper fra reguleringsmembrankammeret til et utløp (357, 358, 359) som munner inn i blandingskanalen og passerer et område (A) inntil reguleringsmembrankammerets sentrum, og dels en luftutlekkingskanal (360) for tilførsel av luft til tomgangskanalen ved det nevnte område, idet,brensel strøm-mer gjennom tomgangskanalen fra reguleringsmembrankammeret til det nevnte område og en brensel-luft-blanding strømmer gjennom tomgangskanalen fra det nevnte område til utløpet.
3. 3. Anordning i henhold til krav 2, karakterisert ved at en strupeanordning (272) finnes i tomgangskanalen (344, 346, 348, 352, 354, 356) og at luftutlekkingskanalen (360) er innrettet til å tilføre luften til tomgangskanalen mellom strupe-anordningen og utløpet (357, 358, 359), hvorved suging av brensel gjennom hovedmunnstykkeåpningen (340) kommer til å forårsake tøm-ming av tomgangskanalen mellom reguleringsmembrankammeret (330) og luftutlekkingskanalen ved åpent strupespjeld (266) og derved bevir-ke forsinket fylling av tomgangskanalen ved stengt strupespjeld.
4. 4. Anordning i henhold til krav 2, karakterisert ved et manuelt påvirkbart reguleringsorgan (274) for be-grensning av brenselstrømmen fra reguleringsmembrankammeret (330) til hovedmunnstykkeåpningen (340), idet tomgangskanalen (344, 346, 348, 352, 354, 356) kommuniserer med hovedmunnstykkeåpningen og forløper bort fra membrankammeret i retningen for reguleringsmem-branens (246A) plan til en tomgangsreguleringsventil (272) og fra denne ventil tilbake til en stilling over membrankammerets sentrum og deretter til blandingskanalen (266).
5. 5. Anordning i henhold til krav 4, karakterisert ved et brenselutløp (332) fra reguleringsmembrankammeret (330), som er regulerbart ved hjelp av den manuelt påvirkbare re-guleringsventil (272), en første kanal fra utløpet til hovedmunnstykkeåpningen (340) og en annen kanal fra den første kanal, hvilken annen kanal utgjøres av tomgangskanalen (344, 346, 348, 352, 354, 356).
6. 6. Anordning i henhold til krav 1, karakterisert ved at ventilorganet (270) utgjøres av en tverrkanal i strupespjeldets (266) aksel (268). Anførte publikasjoner: U.S.patent nr. 2.823.905, 2.984.465, 3.003.754, 3.254.880